橋梁結(jié)構(gòu)理論課件

1、橋梁(Bridge)是指供鐵路、道路、管道、渠道等交通運(yùn)輸線路跨越水體或山谷的工程構(gòu)筑物。橋梁工程修建這些橋梁構(gòu)筑物以及修建、使用過程中所應(yīng)用的各項(xiàng)技術(shù)的總稱。橋梁的主要組成部分：（1）橋跨結(jié)構(gòu)（橋孔結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)）：橋面板、梁。（2）橋墩、橋臺（下部結(jié)構(gòu)）：兩端橋臺，中間橋墩。（3）橋梁基礎(chǔ)：橋墩、橋臺埋入土中擴(kuò)大部分。橋跨結(jié)構(gòu)（橋孔結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)）作用：承受車輛、行人荷載。橋墩、橋臺（下部結(jié)構(gòu)）作用：支撐橋跨。橋臺與路堤銜接，防止路堤滑塌；橋梁基礎(chǔ)作用：使橋上全部荷載傳至地基。跨度l：兩支座中心間距。橋梁全長L：兩端岸邊橋臺側(cè)墻，八字墻后端點(diǎn)間距離。橋下凈空高度H：保證排洪安全、大于通航高

2、度。橋梁、涵洞按跨度l、橋梁全長L區(qū)分為：涵洞：L8m，l 5m小橋：8 mL30m， 5m l 20m中橋：30 mL100m， 20ml40m大橋：100 m L500m， 40ml100m特殊大橋： L500m，l 100m橋梁工程中的荷載、材料、地基與建筑工程的區(qū)別:（1）活載：主要受車輛的移動荷載（2）作用效應(yīng)：還要承受來自車輛的沖擊力、離心力、橫向搖擺力、制動力、牽引力等。（3）地基上的墩、臺和基礎(chǔ)：基礎(chǔ)、橋墩工程埋置較深，工程施工較復(fù)雜，工程量大、工期長、造價高。橋梁的分類按用途分類：鐵路橋、公路橋、城市道路橋按結(jié)構(gòu)材料分類：鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋、鋼橋按橋跨結(jié)構(gòu)形式分類：

3、梁式橋、桁架橋 、拱式橋 、剛構(gòu)橋 、斜拉橋、懸索橋橋梁類別(1) 梁式橋梁式橋是一種最簡單常用的橋梁上部結(jié)構(gòu)形式，用于中小跨徑橋梁。主梁常用斷面形式有I型、T型、箱型和板式橋等。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、跨越能力有限?？缍?-25M，預(yù)應(yīng)力跨度10-50M。梁式橋的形式梁式橋主梁常用斷面形式（2）拱橋 在拱橋中，主要承重結(jié)構(gòu)為拱圈，內(nèi)力以壓力為主。對下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)要求較高。 拱橋的三種承重方式：上承式拱橋中承式拱橋下承式拱橋萬縣長江大橋此橋全長856.12m，主跨為420m的勁性骨架鋼筋混凝土拱橋，目前居同類橋梁之冠。萬縣長江大橋矢跨比為1/5，拱上結(jié)構(gòu)為14孔30m預(yù)應(yīng)力簡支梁，引橋?yàn)?3孔30m預(yù)

4、應(yīng)力簡支T型梁（南5孔，北8孔）。橋面連續(xù)，寬24m，設(shè)27.5m行車道和23.0m人行道。最大跨度的鋼筋混凝土拱橋最大跨度的鋼拱橋重慶朝天門大橋重慶跨長江的朝天門大橋09年4月29日正式通車。大橋只有兩座主墩，主跨達(dá)552米，比世界著名拱橋澳大利亞悉尼大橋的主跨還要長，成為“世界第一拱橋”。分為上下兩層。上層為雙向六車道，行人可經(jīng)兩側(cè)人行道上橋；下層則是雙向輕軌軌道，并在兩側(cè)預(yù)留了2個車行道，可保證今后大橋車流量增大時的需求。 上海盧浦大橋結(jié)構(gòu)型式:超大跨度中承式鋼箱拱橋(世界上最大跨度)基本情況：主跨550m，兩個邊跨各10m，主跨拱肋矢跨比1/5.5，矢高100m。 拱肋：拱肋結(jié)構(gòu)為雙肋

5、提籃式鋼箱截面，箱寬5m，箱高從跨中6m增加到拱腳的9m，橋面以上兩片拱肋由25道一字形風(fēng)撐連接，橋面以下由8道K型風(fēng)撐連接。主梁：主梁采用正交異性橋面板全焊鋼箱梁，跨跨鋼筋為分離雙箱，邊跨為單箱多室，梁高3.0m。主梁通過吊桿或立柱支撐于拱肋上?；A(chǔ)：拱腳主墩采用900打入式鋼群樁基礎(chǔ)，水平推力由設(shè)置在主梁兩側(cè)鋼箱內(nèi)的32根水平拉索承擔(dān)。其 它：橋?qū)?0m，設(shè)六車道，兩邊設(shè)觀光人行道。施工：鋼箱拱肋采用臨時索塔斜拉索扣錨懸臂拼裝施工。中跨主梁采用節(jié)段提升拼裝施工。（3）剛架橋梁和柱整體組合的橋梁結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：能盡量降低公路線路的標(biāo)高，增加橋下凈空。類型 T形剛架橋：跨度大連續(xù)剛架橋：較好的抗震

6、性斜腿剛架橋：造型輕巧美觀 斜拉橋主要由塔、主梁和斜拉鋼索組成。 斜拉橋一般為雙塔，有時也可采用單塔；絕大多數(shù)橋塔是豎向的，極少數(shù)為斜立。 斜拉索可平行布置，也可以為扇形布置。鋼索一般分設(shè)在橋兩邊，但有時也可在中間設(shè)單面索，如主跨為175m的廣州海印大橋，塔就設(shè)在橋?qū)挼闹虚g。 斜拉橋的跨度一般介于懸索橋和桁架橋之間，通常為鋼梁或鋼筋混凝土梁。（4）斜拉橋斜拉橋斜拉橋的索型(a)輻射式(b)豎琴形(c)扇形法國米月高架橋 被稱為“世界第一橋”的法國米約高架大橋（Millau Bridge）可以說是人類的建筑奇跡，跨越塔恩河谷，全長達(dá)2.46公里，卻只用7個橋墩支撐，其中2、3號橋墩分別高達(dá)245

7、m和220m，是世界上最高的兩個橋墩。大橋最高點(diǎn)達(dá)到343m，超過埃菲爾鐵塔23m。2004年大橋正式對外開放使用，超越美國科羅拉多州的皇家峽谷大橋，成為目前世界第一高的交通大橋。每當(dāng)清晨的云霧從山中升起，白色的米約大橋宛如一座巨大的豎琴，車輛在其上仿佛是穿梭在云間，享受一派云海美景。當(dāng)?shù)鼐用褚卜Q其為“天空之橋”。法國諾曼底大橋 被授予“20世紀(jì)世界最美的橋梁”。它是鋼索承重橋，很像金門大橋之類的懸索橋，但支撐橋身的鋼索直接從橋塔連到橋身。大橋由33個部分組成，中間一部分是最后嵌進(jìn)橋中，由下往上提升而成。橋的重量由2000千米長的鋼繩支撐。兩座混凝土橋塔高215m，聳立在相當(dāng)于20層高樓的基座

8、上。諾曼底橋的中央跨度為856m，但不包括靠近橋兩端的引橋，總長2200m。日本多多羅大橋 1999.5.1建成通車，主跨長890m，連引道全長為1480m，四線行車，并設(shè)行人及自行車專用車道，屬于日本317號國道的一部分。南浦大橋 南浦大橋竣工通車于1991年12月1日，總長8346m，主橋長846m，跨徑423m，通航凈高46m，橋下可通行5.5萬噸巨輪。它是目前世界上第四大雙塔雙索面斜拉橋，呈“H”形的主橋塔高150m，上有鄧小平同志親筆書寫的“南浦大橋”四個大字。主橋設(shè)有6條機(jī)動車道，橋面總寬為30.35m，兩側(cè)各設(shè)2m寬的人行道， 楊浦大橋 該橋雙塔雙索面迭合梁斜拉橋，全長8354m

9、（包括主橋、引橋、匝道、引道）。主橋全長1178m，跨經(jīng)組合為：過渡孔45m+邊孔+主孔602m+邊孔+過渡孔45m。主孔采用跨過江方案，跨徑602m，兩側(cè)邊孔243m，中間設(shè)置輔助墩。主橋橋面總寬30.35m共設(shè)6車道。主橋?yàn)殡p塔空間雙索面鋼-混凝土結(jié)合梁斜拉橋結(jié)構(gòu)，塔墩固結(jié)，上部結(jié)構(gòu)為縱向懸浮體系，橫向設(shè)置限位和抗震裝置。鋼筋混凝土柱塔高為200m，塔形呈鉆石狀。 蘇通大橋最大主跨（斜拉橋）：跨徑為1088m，是當(dāng)今世界跨徑最大斜拉橋 最深基礎(chǔ)：主墩基礎(chǔ)由131根長約120m、直徑2.5m至2.8m的群樁組成，承臺長114m、寬48m，面積有一個足球場大，是在40m水深以下厚達(dá)300m的軟

10、土地基上建起來的，是世界上規(guī)模最大、入土最深的群樁基礎(chǔ)。 最高橋塔：原先世界上已建成最高橋塔為日本明石海峽大橋297m的橋塔，蘇通大橋采用高300.4m的混凝土塔，為世界最高橋塔。 最長拉索：最長拉索長達(dá)577m，比日本多多羅大橋斜拉索長100m，為世界上最長的斜拉索。 （5）懸索（吊）橋懸索橋是在橋的兩端設(shè)置索錨，借助于架設(shè)在橋塔的拉索，通過分布設(shè)置的吊桿將橋上的荷載傳至懸索上。一般認(rèn)為在所有橋式中，懸索橋的可能跨度最大。目前主跨超過1000m的橋梁均為懸索橋。 懸索橋廣東虎門大橋是我國第一座大型懸索橋，被譽(yù)為“世界第一跨”。 虎門大橋由東引橋、主航道橋、中引橋、輔航道橋及西引橋五部分組成。

11、大橋全長4588m，橋?qū)?2m。輔航道橋?yàn)橹骺?70m的連續(xù)剛構(gòu)橋，是目前世界上跨度最大的連續(xù)剛構(gòu)橋；主航道為單跨簡支鋼加勁梁懸索橋，跨徑888m。主纜跨徑為302m+888m+348.5米，其主跨居我國前列。江陰長江大橋是我國首座千米以上的特大跨徑公路橋梁，該橋采用336.5m+1385m+309.4m，的單孔簡支鋼懸索橋結(jié)構(gòu)。南引橋?yàn)?43m+340m，北引橋?yàn)?（50+75+50）m+1950m+830m組成，橋梁總長3km，全橋總寬度36.9m，橋面六車道凈寬度29.5m（包括中間分隔帶） 橋長1564m、主跨1088m，是目前“國內(nèi)第一，世界第六”的大跨徑鋼桁加勁梁懸索橋該座大橋規(guī)模

12、身兼5個“第一”，建造技術(shù)采用了5個“首次”。 5個“第一”：在高山峽谷區(qū)修建如此大跨度橋梁，世界建橋史尚屬首次；西岸隧道式錨碇長74.34m，為世界第一大隧道錨；東岸重力式錨碇混凝土澆筑方量達(dá)81662立方米，位居國內(nèi)第一；全橋長2257m，為山嶺重丘國內(nèi)第一長橋；全橋投資14.8億元人民幣，為目前省內(nèi)交通建設(shè)獨(dú)立大橋投資之最。 5個“首次”：世界首次采用3節(jié)間架設(shè)橋梁；橋面吊機(jī)為國內(nèi)首次采用技術(shù)；為提升橋梁顫振穩(wěn)定性，該抗風(fēng)措施系國內(nèi)首次采用；機(jī)制山砂200m以上的高塔混凝土為國內(nèi)首次；移動模架施工為貴州省橋梁建設(shè)首次采用。 貴州壩陵河特大橋西堠門大橋是舟山大陸連島工程5座大橋中的第 4座

13、大橋，主橋?yàn)閮煽邕B續(xù)鋼箱梁懸索橋，主跨1650m，是中國第一、世界第二，其中鋼箱梁全長2221m，為目前世界第一長鋼箱梁。 西堠門大橋舊金山金門大橋 經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的金門大橋（Golden Gate Bridge）建于1933-1937年，耗時4年時間，使用了10萬多噸鋼材，耗資高達(dá)3550萬美元。整個大橋造型宏偉壯觀、樸素?zé)o華?？墒牵捎谝幌掠?，鋼塔就會生銹，粉刷匠只能日復(fù)一日地刷上油漆。更麻煩的是，金門大橋的顏色并不是正紅，而是紅、黃和黑混合的“國際橘色”，油漆工必須在移動的鷹架上油漆，先用壓力清洗，然后上三層油漆。 日本明石海峽大橋 明石海峽大橋（Akashi-Kaikyo）是目前世界

14、上最長的一座懸索橋，也是世界上最長的雙層橋。1998年正式通車。全長3911m，主橋墩跨度1991m。它跨越日本本州島-四國島之間的明石海峽，實(shí)現(xiàn)了日本人一直想修建一系列橋梁把4個大島連在一起的愿望，創(chuàng)造了本世紀(jì)世界建橋史的新紀(jì)錄。(6)組合體系橋 同時采用集中橋型的組合形式，充分利用各種形式橋的受力特性，發(fā)揮其優(yōu)越性。如：梁式橋與拱橋的組合 斜拉橋與懸索橋的組合 等布魯克林橋位于美國紐約布魯克林區(qū)，建于公元1869年至1883年 ，總長度：5989英尺(1825 m) ，最大寬度：85英尺(26 m) ，離水面距離：135英尺(41 m) ，建筑材料：鋼索、石橋墩 。橋身由上萬根鋼索吊離水面

15、41米，是當(dāng)年世界上最長的懸索橋，也是世界上首次以鋼材建造的大橋， 布魯克林橋(brooklyn)布魯克林橋(brooklyn)（7）桁架橋荷載由各桿件的軸力承擔(dān)。這種橋式一般適用于鋼橋、木橋，極少用于混凝土橋。桁架橋高一般大于梁式橋，可用于較大跨度的橋梁。桁架橋根據(jù)其支撐條件也可分為簡支橋和連續(xù)梁橋等。桁架橋桁架橋 1969年我國建成了舉世矚目的南京長江大橋這是我國自行設(shè)計、制造、施工，并使用國產(chǎn)高強(qiáng)鋼材的現(xiàn)代化大型橋梁。正橋除北岸第一孔為128m簡支鋼桁梁外，其余為9孔3聯(lián)，每聯(lián)為3160m的連續(xù)鋼桁梁。上層為公路橋面，下層為雙線鐵路。包括引橋在內(nèi)，鐵路橋部分全長 6772m公路橋部分為

16、4589m。南京長江大橋的建成，顯示出我國建橋事業(yè)已達(dá)到了世界先進(jìn)水平，也是我國橋梁史上又一個重要標(biāo)志。 武漢長江大橋 位于湖北省武漢市，是中國第一座橫跨長江的橋梁，被稱為“萬里長江第一橋”。1957.10.15建成通車，為公路鐵路兩用橋，上層為公路，寬22.5m，車行道18m,雙向四車道，兩側(cè)有2.25m人行道；下層為雙線鐵路,寬14.5m，兩列火車可同時對開。全橋總長1670m，其中正橋1156m，西北岸引橋303m，東南岸引橋211米。從基底至公路橋面高80m，橋身為三聯(lián)連續(xù)橋梁，每聯(lián)3孔，共8墩9孔。每孔跨度為128m，2011年6月6日，一艘萬噸級油輪撞上長江大橋的7號橋墩，此次是1

17、0余年來，長江大橋發(fā)生的最大一起橋墩遭撞擊事件。錢塘江大橋1937年被迫炸毀的錢塘江大橋 是我國自行設(shè)計、建造的第一座雙層鐵路、公路兩用橋，1937.9.26建成.橋長1453m，分引橋和正橋兩個部分。正橋16孔，橋墩15座。上層公路橋，寬6.1m，兩側(cè)人行道各1.5m。大橋建成未及三個月，日軍鐵蹄踏上北岸橋頭，國民黨軍隊(duì)下令炸毀，直至抗戰(zhàn)勝利后修復(fù)通車。被網(wǎng)民熱捧為“橋堅強(qiáng)”。 橋墩、橋臺、橋梁基礎(chǔ)橋臺：橋兩端的支撐結(jié)構(gòu)。橋墩：多跨橋梁中間的支撐結(jié)構(gòu)。橋墩、橋臺都是由臺（墩）帽、臺（墩）身和基礎(chǔ) 組成。 橋 墩橋墩 承受上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向力和水平力還要承受水流，風(fēng)力和船只的撞擊力。要求：足夠

18、的強(qiáng)度和穩(wěn)定性 滿足能航通車的要求類型： 實(shí)體重力式：靠自身重力穩(wěn)定 構(gòu)架式：對撞擊不利 樁或柱式：樁基向上延伸，柱式有單、雙柱式。根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式可分為：1、實(shí)體式(重力式)橋墩2、空心式橋墩3、樁(柱)式橋墩橋 臺橋臺 承受上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向力和水平力還要承受擋土護(hù)岸等土的壓力。類型 實(shí)體式：以U字、八字較常見。埋置式：臺身大部分埋入錐體護(hù)坡中。基 礎(chǔ)基礎(chǔ) 承受上部結(jié)構(gòu)、橋墩的重力和橋上的可變荷載。類型剛性擴(kuò)展基礎(chǔ) 樁基礎(chǔ)管（柱）基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)沉箱基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)南京長江二橋北汊大橋混凝土現(xiàn)澆施工場面橋梁建設(shè)的發(fā)展特點(diǎn)橋跨結(jié)構(gòu)繼續(xù)向大跨發(fā)展預(yù)應(yīng)力混凝土橋仍是中小跨度橋梁的主體結(jié)構(gòu)型式和構(gòu)造呈多樣化發(fā)

19、展橋梁設(shè)計理論更趨完善和合理橋梁CAD技術(shù)應(yīng)用更趨廣泛建橋材料向高強(qiáng)、新功能、輕質(zhì)方向發(fā)展表現(xiàn)在以下幾方面： (1) 中小跨度的公路、鐵路橋梁以及城市立交、高架橋多采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土橋； (2) 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁（剛構(gòu)）成為跨度在100300m范圍內(nèi)的公路、鐵路橋的優(yōu)選橋式，具有強(qiáng)大的競爭力； (3) 對更大跨度（300500m），可考慮采用混凝土斜拉橋、拱橋等橋型。預(yù)應(yīng)力混凝土橋仍是中小跨度橋梁的主體橋梁設(shè)計理論更趨完善和合理 自20世紀(jì)70年代以來，國際上開始逐步采用以可靠性理論為基礎(chǔ)、以分項(xiàng)安全系數(shù)表達(dá)的概率極限狀態(tài)設(shè)計法，如英國規(guī)范BS5400、美國規(guī)范AREA（鐵路）和AASHTO（公路）、加拿大規(guī)范CAN/CSA-S6-88等。與過去采用的容許應(yīng)力設(shè)計和破壞強(qiáng)度設(shè)計等方法相比，極限狀態(tài)設(shè)計理論更趨完善和合理。我國公路橋梁已從1985年開始采用極限狀態(tài)法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，新的鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范規(guī)也即將頒布實(shí)施。 橋梁CAD技術(shù)應(yīng)用更趨廣泛由于計